第十六章 d区元素(一).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,无机化学,Inorganic Chemistry,武汉科技学院化学工程学院,College of,Chemial,Engineering,习题讲解,第十六章,d,区金属（一）,一、是非题,1,、按照酸碱质子理论，,Fe(H,2,O),5,(OH),2+,的共轭酸是,Fe(H,2,O),6,3+,其共轭碱是,Fe(H,2,O),4,(OH),2,+,。,（,p107,、,584,）,（）,2,、由,Fe,3+,能氧化,I,，而,Fe(CN),6,3-,不能氧化,I,，可知,Fe(CN),6,3-,的稳定常数小于,Fe(CN),6,4-,的稳定常数。,（,）,（,p588,）,3,、在,Ti(H,2,O),6,3+,配离子中，,Ti,3+,的,d,轨道在,H,2,O,的影响下发生能级分裂，,d,电子可吸收可见光中的绿色光而发生,d-d,跃迁，散射出紫红色光。,（,p359,、,p556,）,（,）,(,吸收蓝绿色光，透射紫色光和红色光,),4,、在,M,n,+,+,ne,=M,电极反应中，加入,M,n,+,的沉淀剂，可使标准电极电势,E,的代数值增大，同类型的难溶盐的,K,sp,值越小，其,E,的代数值越大。,（,p695,）（,）,（,E,的代数值,减小,，,K,sp,值越小，其,E,的代数值,越小,）,二、选择题,1,、下列过渡元素中能呈现最高氧化数的化合物是,A,、,FeB,、,CoC,、,Ni,D,、,Mn,（,+6,）（,+4,）（,+4,）（,+7,）,2,、,Fe,3,O,4,与盐酸作用的产物为,A,、,FeCl,3,+H,2,O B,、,FeCl,2,+H,2,O,C,、,FeCl,3,+FeCl,2,+H,2,O,D,、,FeCl,3,+Cl,2,3,、,Co,3,O,4,与盐酸作用的产物为,A,、,CoCl,2,+H,2,O B,、,CoCl,3,+CoCl,2,+H,2,O,C,、,CoCl,2,+Cl,2,+H,2,O,D,、,CoCl,3,+H,2,O,（,p582 Co,3,O,4,=Co,2,O,3,+,CoO,）,4,、欲除去,FeCl,3,中含有的少量杂质,FeCl,2,，应加入的物质是,A,、通,Cl,2,B,、,KMnO,4,C,、,HNO,3,D,、,K,2,Cr,2,O,7,5,、下列哪个溶液中，当加入,NaOH,溶液后，仅有颜色发生变化而无沉淀生成的是,A,、,FeSO,4,B,、,KMnO,4,C,、,NiSO,4,D,、,K,2,Cr,2,O,7,6,、欲制备,Fe,2+,的标准溶液，应选择的最合适的试剂是,A,、,FeCl,2,溶于水,B,、硫酸亚铁铵溶于水,C,、,FeCl,3,溶液中加铁屑,D,、铁屑溶于稀酸,（,p585,）,7,、用来检验,Fe,2+,离子的试剂为,A,、,NH,4,SCN,B,、,K,3,Fe(CN),6,C,、,K,4,Fe(CN),6,D,、,H,2,S,（,p587,）,8,、用来检验,Fe,3+,离子的试剂为,A,、,KI,B,、,NH,4,SCN,C,、,NaOH,D,、,NH,3,H,2,O,9,、,Co(CN),6,4-,与,Co(NH,3,),6,2+,的还原性相比较,A,、,Co(NH,3,),6,2+,还原性强,B,、,Co(CN),6,4-,还原性强,C,、两者都强,D,、两者都不强,（,p588,、,p589,，,Co(CN)64-,为相当强的还原剂）,10,、,CoCl,3,4NH,3,用,H,2,SO,4,溶液处理再结晶，,SO,4,2-,可取代化合物中的,Cl,，但,NH,3,的含量不变，用过量,AgNO,3,处理该化合物溶液，每摩尔可得到,1mol,的,AgCl,沉淀这种化合物应该是,A,、,Co(NH,3,),4,Cl,3,B,、,Co(NH,3,),4,ClCl,2,C,、,Co(NH,3,),4,Cl,2,Cl,D,、,Co(NH,3,),4,Cl,3,11,、由,Cr,2,O,3,出发制备铬酸盐应选用的试剂是,A,、浓,HNO,3,B,、,KOH(s,)+KClO,3,(s),C,、,Cl,2,D,、,H,2,O,2,（,p575,）,12,、下列哪一种元素的氧化数为,+IV,的氧化物，通常是不稳定的,A,、,Ti(IV)B,、,V(IV),C,、,Cr(IV),D,、,Mn,(IV),（,p567-568,，,Cr O(O,2,),2,）,13,、镧系收缩的后果之一，是使下列哪些元素的性质相似,A,、,Sc,和,LaB,、,Cr,和,MoC,、,Fe,、,Co,和,Ni,D,、,Nb,和,Ta,（,p637,）,14,、下列各组元素中最难分离的是,A,、,Li,和,NaB,、,K,和,CaC,、,Cu,和,Zn,D,、,Zr,和,Hf,（,p637,）,15,、在酸性介质中，欲使,Mn,2+,氧化为,MnO,4,-,，采用的氧化剂应为,A,、,H,2,O,2,B,、王水,C,、,K,2,Cr,2,O,7,+H,2,SO,4,D,、,NaBiO,3,（,p578,）,16,、向,FeCl,3,溶液中加入氨水生成的产物之一是,A,、,Fe(NH,3,),6,3+,B,、,Fe(OH)Cl,2,C,、,Fe(OH),2,Cl,D,、,Fe(OH),3,（,p586,，,配合物不太稳定,）,17,、下列物质不能在溶液中大量共存的是,A,、,Fe(CN),6,3-,和,OH,B,、,Fe(CN),6,3-,和,I,C,、,Fe(CN),6,4-,和,I,2,D,、,Fe,3+,和,Br,-,（,p586,，和,Cl,2,也不能在溶液中大量共存,）,18,、下列新制出的沉淀在空气中放置，颜色不发生变化的是,A,、,Mn,(OH),2,B,、,Fe(OH),2,C,、,Co(OH),2,D,、,Ni(OH),2,（,p577,）,19,、下列化合物中与浓盐酸作用没有氯气放出的是,A,、,Pb,2,O,3,B,、,Fe,2,O,3,C,、,Co,2,O,3,D,、,Ni,2,O,3,（,p550,）,20,、酸性条件下,H,2,O,2,与,Fe,2+,作用的主要产物是,A,、,Fe,O,2,和,H,+,B,、,Fe,3+,和,H,2,O,C,、,Fe,和,H,2,O D,、,Fe,3+,和,O,2,三、填空题,1,、在地壳中储量居前十位的元素中属于过渡金属的有,Fe,和,Ti,。,2,、向,FeCl,3,溶液中加入,KSCN,溶液后，溶液变为,血红,色，再加入过量的,NH,4,F,溶液后，溶液又变为,无,色，最后滴加,NaOH,溶液时，又有,红棕色,Fe(OH),3,沉淀,生成。,3,、离子,V,3+,，,Cr,3+,，,Mn,2+,，,Fe,2+,与弱场配体生成配合物 按顺磁性由大到小排列这些金属离子，其顺序是,Mn,2+,Fe,2+,Cr,3+,V,3+,。,4,、向热的氢氧化铁浓碱性悬浮液中通入氯气，溶液变为,紫红,色，再加入,BaCl,2,溶液，则有,红棕,色的,BaFeO,4,生成。,5,、给出下列物质的化学式,绿矾,FeSO,4,7H,2,O,；铁红,Fe,2,O,3,；摩尔盐,(NH,4,),2,SO,4,FeSO,4,6H,2,O,；赤血盐,K,3,Fe(CN),6,；黄血盐,K,4,Fe(CN),6,3H,2,O,；二茂铁,(n,C,5,H,5,),2,Fe,；普鲁士蓝,KFe(CN),6,Fe,x,6,、在配制,FeSO,4,溶液时，常向溶液中加入一些,铁屑,和,硫酸,，其目的是,防止,Fe,2+,水解和被氧化,。,7,、,FeCl,3,的蒸气中含有,双聚体,Fe,2,Cl,6,分子，其结构类似于,AlCl,3,蒸气，其中,Fe,3+,的杂化方式为,sp,3,；,FeCl,3,中,Fe,Cl,键共价成分较多,。,8,、现有四瓶绿色溶液，分别含有,Ni(II),、,Cu(II),、,Cr(III),、,MnO,4,2-,加水稀释后，溶液变蓝的是,Cu(),加入过量酸性,Na,2,SO,3,溶液后，变为无色的是,MnO,4,2,加入适量,NaOH,溶液有沉淀生成，,NaOH,过量时沉淀溶解，又得到绿色溶液的是,Cr(III),加入适量氨水有绿色沉淀生成，氨水过量时得到蓝色溶液的是,Ni(),9,、在,Cr,3+,、,Mn,2+,、,Fe,2+,、,Fe,3+,、,Co,2+,、,Ni,2+,中，易溶于过量氨水的是,Co,2+,，,Ni,2+,。,10,、向,CoSO,4,溶液中加入过量,KCN,溶液，有,Co,(,CN,),6,4,生成，放置后逐渐转化为,Co,(,CN,),6,3,。,11,、具有抗癌作用的顺铂，其分子构型为,正方形,，化学组成为,Pt(NH,3,),2,Cl,2,，,Ni(CN),4,2-,的构型为,正方形,，中心离子的未成对电子对为,0,，而,NiCl,4,2-,构型为,四面体,，未成对电子对为,2,。,12,、铁系元素包括,Fe Co Ni,，铂系元素则包括,Ru,Rh,Pd Os,Ir,Pt,，铂系元素因,单质活泼性差,而在自然界中往往以,游离,态形式共生在一起，在金属单质中，密度最大的是,Os,。,13,、,d,区元素的价电子层结构的特点通式是,(n-1),1-10,ns,1-2,，它们的通性主要有,金属性,、,同种元素有多种氧化数,、,水合离子和酸根离子常带色,和,易形成络合物,。,(p239),14,、,d,区元素氧化数的变化规律是：同一过渡系从左向右氧化数,升高,，但随后氧化数又,下降,；同一副族自上向下，元素氧化数变化趋向是,高氧化态化合物稳定性增加,。,15,、同一过渡系元素的最高氧化数的氧化物及其水合物，从左向右其酸性,增强,，而碱性,减弱,；同副族自上向下，各元素相同氧化数的氧化物及其水合物，通常是酸性,减弱,，而碱性,增强,。,四、完成并配平反应方程式,1,、写出下列反应方程式,加热三氧化铬,4CrO,3,2Cr,2,O,3,+3O,2,(p533),三氧化铬溶于水,2CrO,3,+H,2,O=H,2,Cr,2,O,7,(p533),加热重铬酸铵,（,NH,4,）,2,Cr,2,O,7,Cr,2,O,3,+N,2,+4H,2,O,(p533),在重铬酸钾溶液中加入钡盐,2Ba,2+,+Cr,2,O,7,2-,+H,2,O=2BaCrO,4,+2H,+,在重铬酸钾溶液中加碱后再加酸,Cr,2,O,7,2-,2OH,-,2CrO,4,2-,H,2,O,2CrO,4,2-,2H,+,Cr,2,O,7,2-,H,2,O,在重铬酸钾中加浓硫酸,K,2,Cr,2,O,7,+H,2,SO,4,K,2,SO,4,+2CrO,3,H,2,O,向硫酸亚铁溶液加入,Na,2,CO,3,后滴加碘水,Fe,2+,+2CO,3,2-,+2H,2,O=Fe(OH),2,+2 HCO,3,2Fe(OH),2,+2CO,3,2-,+I,2,+2H,2,O=2Fe(OH),3,+2I,+2 HCO,3,硫酸亚铁溶液与赤血盐混合,Fe,2+,+Fe(CN),6,3-,+K,+,=K Fe Fe(CN),6,强碱性条件下向,Fe(OH),3,加过量次氯酸钠,2Fe(OH),3,+3ClO,-,+4OH,-,=2 FeO,4,2-,+3Cl,-,+5H,2,O,过量氯水滴入,FeI,2,溶液中,2FeI,2,+13 Cl,2,+12H,2,O=2FeCl,3,+4HIO,3,+20HCl,2,、完成并配平下列反应的离子方程式,KMnO,4,+H,2,S+H,2,SO,4,2MnO,4,+5H,2,S+6H,+,=2Mn,2+,+5S+8 H,2,O,KMnO,4,+FeSO,4,+H,2,SO,4,MnO,4,+5Fe,2+,+8H,+,=Mn,2+,+5Fe,3+,+4H,2,O,KMnO,4,+K,2,SO,3,+KOH,2MnO,4,+SO,3,2-,+2OH,=2MnO,4,2-,+SO,4,2-,+H,2,O,KMnO,4,+Na,2,C,2,O,4,+H,2,SO,4,2MnO,4,+5C,2,O,4,2-,+16 H,+,=2Mn,2+,+10CO,2,8H,2,O,五、简答题,1,、在,Fe,2+,、,Co,2+,和,Ni,2+,离子的溶液中，分别加入一定量的,NaOH,溶液，放置在空气中，各有什么变化？写出反应方程式。,Fe,2+,产生白色胶状沉淀的,Fe(OH),2,，在空气中易氧化为棕色的,Fe(OH),3,沉淀,Fe,2+,+2OH,=Fe(OH),2,4 Fe(OH),2,+O,2,+2H,2,O=4 Fe(OH),3,Co,2+,生成蓝色胶状沉淀,Co(OH),2,，在空气中放置可缓慢地氧化为粉红色,Co(OH),3,沉淀,Co,2+,+2OH,=Co(OH),2,4 Co(OH),2,+O,2,+2H,2,O=4 Co(OH),3,Ni,2+,与,NaOH,作用生成的绿色胶状沉淀,Ni(OH),2,，空气不能使之氧化。,2,、现有五瓶透明溶液分别为,Ba(NO,3,),2,、,Na,2,CO,3,、,KCl,、,Na,2,SO,4,和,FeCl,3,，要求不用任何其它试剂和试纸将它们区别开来。,由溶液显黄色，可确定为,FeCl,3,溶液。利用,FeCl,3,与其它四种试剂作用。有气体产生为,Na,2,CO,3,，由,Na,2,CO,3,与其它三种试剂作用，有白色沉淀为,Ba(NO,3,),2,，最后用,Ba(NO,3,),2,与剩下的两种试剂作用，生成白色沉淀者为,Na,2,SO,4,，不作用为,KCl,。,3,、某物质,A,为棕色固体，难溶于水。将,A,与,KOH,混合后，敞开在空气中加热熔融得到,绿色物质,B,。,B,可溶于水，若将,B,的水溶液酸化就得到,A,和,紫色的溶液,C,。,A,与浓盐酸共热后得到,肉色溶液,D,和,黄绿色气体,E,。将,D,与,C,混合并加碱使酸度降低，则又重新得到,A,。,E,可使,KI,淀粉试纸变蓝，将气体,E,通入,B,的水溶液中又得到,C,。电解,B,的水溶液也可获得,C,。在,C,的酸性溶液中加入摩尔盐溶液，,C,的紫色消失，,再加,KNCS,，溶液呈血红色,。,C,和,H,2,O,2,溶液作用时紫色消失，但有气体产生，,该气体可使火柴余烬点燃。,问：,A,、,B,、,C,、,D,和,E,各是什么物质？并写出上述现象各步的主要反应式。,解：,A,、,B,、,C,、,D,、,E,分别为：,MnO,2,，,K,2,MnO,4,，,MnO,4,-,，,MnCl,2,，,Cl,2,，,有关反应式为：,第十六章,d,区金属（一）,铬,重铬酸盐和铬酸盐在水溶液中存在下列平衡：,2CrO,4,2-,(,黄色,)+2H,+,Cr,2,O,7,2-,(,橙红色,)+H,2,O,酸性溶液中,Cr,2,O,7,2-,为主，碱性溶液中,CrO,4,2-,为主。,在重铬酸盐溶液中除加碱可转化为铬酸盐外，加,Ag,+,、,Pb,2+,和,Ba,2+,也可转化为相应的铬酸盐。,H,2,O+4Ag,+,+Cr,2,O,7,2-,=2Ag,2,CrO,4,(,砖红色,)+2H,+,H,2,O+2Ba,2+,+Cr,2,O,7,2-,=2BaCrO,4,(,黄色,)+2H,+,H,2,O+2Pb,2+,+Cr,2,O,7,2-,=2PbCrO,4,(,黄色,)+2H,+,从而使平衡向着生成铬酸盐的方向移动。,实验室也常用,Ag,+,、,Pb,2+,和,Ba,2+,离子来检验,CrO,4,2-,离子的存在。,铬,在酸性条件下重铬酸盐的氧化性,Cr,2,O,7,2-,+14H,+,+6e,-,=2Cr,3+,+7H,2,O,=1.33V,所以,Cr,2,O,7,2-,在,酸性介质中是强氧化剂,(,比高锰酸根离子的氧化性稍弱,),，且还原产物均为,Cr,3+,离子。如：,Cr,2,O,7,2-,+14H,+,+6Fe,2+,=2Cr,3+,+6Fe,3+,+7H,2,O,此反应在分析化学中用来测定铁。,3CH,3,CH,2,OH+2K,2,Cr,2,O,7,+8H,2,SO,4,=3CH,3,COOH+2K,2,SO,4,+2Cr,2,(SO,4,),3,+11H,2,O,此反应用于检验司机是否酒后开车。,检验过氧化氢的存在，生成,Cr(O,2,),2,O,。,实验室中常用的铬酸洗液是用热的饱和重铬酸钾溶液与浓硫酸配制的。,2H,2,SO,4,(,浓,)+2K,2,Cr,2,O,7,=2CrO,3,+2K,2,SO,4,+2H,2,O,橙红色的,CrO,3,是强,氧化剂,还可用于钝化金属。,锰,在酸性介质中,Mn,2+,不易被氧化，只有遇到强氧化剂时如：,PbO,2,、,K,2,S,2,O,8,(Ag,+,催化,),、,NaBiO,3,和,HIO,4,等才可把,Mn,2+,氧化为,MnO,4,-,。,在碱性介质中,Mn,2+,易被氧化。,Mn,2+,+2OH,-,=Mn(OH),2,白色,2Mn(OH),2,+O,2,=2MnO(OH),2,(MnO,2,H,2,O),Mn,2+,在水溶液中以,Mn(H,2,O),6,2+,存在，肉色。,除,MnCO,3,、,Mn,3,(PO,4,),2,、,MnS,难溶,一般都易溶。,锰,Mn(VI,),最重要的化合物是,墨绿色,的,K,2,MnO,4,。,3MnO,4,2-,+2H,2,O,2MnO,4,-,+MnO,2,+4OH,-,碱性增强则,MnO,4,2-,稳定性增高。碱性降低则有利于其歧化，如通往,CO,2,或加醋酸就可使它歧化。,3MnO,4,2-,+2CO,2,=,2MnO,4,-,+MnO,2,+2CO,3,2-,碱性条件下加氧化剂或电解也可氧化锰酸钾。,2MnO,4,2-,+Cl,2,=2,MnO,4,-,+2Cl,-,2MnO,4,2-,+2H,2,O,=,2MnO,4,-,+H,2,+2OH,-,电解,锰,Mn(VII,),最重要的化合物是,紫色晶体,KMnO,4,，,其水溶液呈紫红色、缓慢分解，光能催化其分解，因此其水溶液保存于棕色瓶中。,KMnO,4,是最重要的氧化剂、消毒剂,(PP,粉,),。,KMnO,4,在不同介质中被还原的产物也不同。通常,在酸性条件下的产物是,Mn,2+,(,注：当,KMnO,4,过量时，反应生成的,Mn,2+,要和,KMnO,4,反应生成,MnO,2,),，,在中性条件下的产物是,MnO,2,在碱性条件下的产物是,MnO,4,2-,。,试写出下列反应的反应方程式：,在酸、碱、中性介质中,KMnO,4,与,SO,3,2-,的反应。,2KMnO,4,(s)+H,2,SO,4,(,浓,)=Mn,2,O,7,+K,2,SO,4,+H,2,O,Mn,2,O,7,易,分解出,O,2,及,O,3,，,遇有机物起火。,锰,锰的氧化物,MnO,Mn,2,O,3,MnO,2,MnO,3,Mn,2,O,7,碱性,弱碱性,两性,酸性,酸性,酸性增强,锰的氧化物的水合物,Mn(OH),2,Mn(OH),2,Mn(OH),4,H,2,MnO,4,HMnO,4,酸性增强,氧化性增强,铁系元素,铁系元素,铁钴镍,铂系元素,钌铑钯,锇铱铂,铁系元素,还原性增强,Fe(OH),2,Co(OH),2,Ni(OH),2,白色,粉红色,绿色,Fe(OH),3,Co(OH),3,Ni(OH),3,棕,红色,棕色,黑色,氧化性增强,铁系元素,二价盐,Fe(H,2,O),6,2+,浅绿色，,Co(H,2,O),6,2+,粉红色，,Ni(H,2,O),6,2+,亮绿色。,无水,Fe(II),盐白色,Co(II),蓝色，,Ni(II),黄色。,(NH,4,),2,SO,4,FeSO,4,6H,2,O,摩尔盐。,FeSO,4,7H,2,O,称为,绿矾,。它与摩尔盐都是常用的还原剂,但由于摩尔盐较稳定,在分析化学中用得多。,CoCl,2,常用于干燥剂硅胶中的变色剂。,当干燥硅胶吸水后，逐渐由蓝色变为粉红色，表示干燥剂失效，放在烘箱中受热失水后可再用。,